JP2014137961A - エッジライト式バックライト - Google Patents

Abstract

【課題】発光ダイオードを用いたエッジライト式バックライトにおいて、発光ダイオードが配置された辺における額縁領域を小さくすること。
【解決手段】略矩形であり、その少なくとも一辺に凸部３ｄと凹部３ｅとを有する入光端面３ａを備えた導光板３と、導光板３の凹部３ｅに向き合うように配置される発光ダイオード７と、発光ダイオード７が実装され、凸部３ｄの上面又は下面に貼り付けられるフレキシブルプリント基板６と、導光板３の下面を覆い、発光ダイオード７の背面を覆うように第１の折り目５ｂに沿って折り曲げられ、さらに発光ダイオード７の上面を覆うように第２の折り目５ｄに沿って折り曲げられる反射シート５と、を有するエッジライト式バックライト。
【選択図】図４

Description

本発明は、液晶表示装置等の非自発光型表示装置に用いられるエッジライト式バックライトに関する。

携帯電話、スマートフォン、ＰＤＡ等の小型携帯端末では、機器をできる限り小型化すると同時に、画像表示領域を大きくしたいとの要求が存在する。そのため、かかる機器に搭載されるディスプレイには、画像表示領域の周囲の領域（額縁領域と呼ぶ。）をできるだけ小さくする、いわゆる狭額縁化が求められている。

ディスプレイとして液晶表示装置に代表される非自発光型表示装置を採用した場合には、表示装置それ自体の狭額縁化はもちろん、表示装置の背面に配置されるバックライトに対しても同様に狭額縁化が要求される。これらバックライトとして、いわゆるエッジライト式と呼ばれる形式のものがあり、これは、導光板の端面から光を入射させ、導光板内を伝播する光を上面方向に拡散することにより面光源を得るものである。

特許文献１には、ＬＣＤのためのＬＣＤバックライトモジュールであって、導光板、反射シート、ＬＥＤチップと各種光学シートがＡＢＳやＰＰＳなどの樹脂や金属製のフレームに４辺を囲繞された構造のものが示されている。

特許文献２には、液晶表示装置のためのバックライトであって、導光板の３つの辺に沿ってコの字状に延びる冷陰極管の前面、背面、及び導光板から遠い側の側面を覆う反射シートをバックライトシャーシに収容するものが示されている。

特開２００７−２０６１２５号公報 特開２００４−１１１１５３号公報

特許文献１のＬＣＤバックライトモジュールにおいて光線の利用効率を高めるためには、導光板の端部や、ＬＥＤチップの反対側に漏れ出る光をフレームにより反射する必要があり、そのため、特にＬＥＤチップの反対側に肉厚の合成樹脂製フレームが必須となる。そのため、ＬＥＤチップが配置された辺側の額縁領域が大きくなってしまう。

特許文献２のバックライトは、冷陰極管とその保持部材自体のサイズが大きく、また重量がありもろく破損しやすい冷陰極管の支持及び保護のため、頑丈で肉厚のバックライトシャーシが必要であり、そもそも狭額縁化が可能な構造ではない。

本発明は、これらの事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、発光ダイオードを用いたエッジライト式バックライトにおいて、発光ダイオードが配置された辺における額縁領域を小さくすることである。

本出願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。

（１）略矩形であり、その少なくとも一辺に凸部と凹部とを有する入光端面を備えた導光板と、前記導光板の前記凹部に向き合うように配置される発光ダイオードと、前記発光ダイオードが実装され、前記凸部の上面又は下面に貼り付けられるフレキシブルプリント基板と、前記導光板の下面を覆い、前記発光ダイオードの背面を覆うように第１の折り目に沿って折り曲げられ、さらに前記発光ダイオードの上面を覆うように第２の折り目に沿って折り曲げられる反射シートと、を有するエッジライト式バックライト。

（２）（１）において、前記第１の折り目及び／又は前記第２の折り目にはハーフカット又はミシン目が施されているエッジライト式バックライト。

（３）（１）又は（２）において、前記反射シートは、前記導光板の前記入光端面以外の端面を覆うように第３の折り目に沿って折り曲げられるエッジライト式バックライト。

（４）（１）乃至（３）のいずれかにおいて、前記導光板は、その厚みが減少するように前記入光端面に連続する傾斜面を上面に有し、前記反射シートは、前記傾斜面を覆うエッジライト式バックライト。

（５）（４）において、前記反射シートは、前記凸部及び前記発光ダイオードを覆う部分と、前記傾斜面を覆う部分との間にハーフカット線又はミシン目が施された第４の折り目が設けられ、前記第４の折り目に沿って折り曲げられるエッジライト式バックライト。

（６）（４）又は（５）において、前記反射シートは、前記傾斜面を覆う部分の前記傾斜面に向き合う面に吸光性が付与されるエッジライト式バックライト。

（７）（１）乃至（６）のいずれかにおいて、前記反射シートは、前記発光ダイオードの背面を覆う部分において、前記フレキシブルプリント基板が貫通する開口を有し、前記開口は、前記第１の折り目又は前記第２の折り目をその外形の一部分とするか、或いは前記第１の折り目又は前記第２の折り目を跨ぐように設けられるエッジライト式バックライト。

（８）（１）乃至（７）のいずれかにおいて、前記反射シートは、金属製フレームに収容されるエッジライト式バックライト。

（９）（１）乃至（８）のいずれかにおいて、前記入光端面以外の端面の外側に合成樹脂製のフレームが設けられるエッジライト式バックライト。

上記（１）によれば、発光ダイオードを用いたエッジライト式バックライトにおいて、発光ダイオードが配置された辺における額縁領域を小さくすることができる。

上記（２）によれば、反射シートが折り目において外側に膨らむことがなく、エッジライト式バックライトがコンパクトとなる。

上記（３）によれば、導光板の入光端面以外の端面から漏れ出る光が導光板に再入射し、光線の利用効率が高まる。

上記（４）によれば、傾斜面において導光板の上面に漏れ出る光が遮蔽され、エッジライト式バックライトの輝度むらが低減される。

上記（５）によれば、反射シートと導光板の上面の間に隙間が生じることが防止され、導光板の上面に漏れ出る光が有効に遮蔽される。

上記（６）によれば、エッジライト式バックライトの入光端面側の辺において発光ダイオードが配置されている場所の輝度と、発光ダイオードが配置されていない場所の輝度の差異による輝度むらが低減される。

上記（７）によれば、反射シートの開口の縁とフレキシブルプリント基板が接触することによる断線あるいはショート等の不具合の発生が防止される。

上記（８）によれば、従来のものに比して、額縁領域の小さいエッジライト式バックライトが提供される。

上記（９）によれば、従来のものに比して、入光端面側の額縁領域の小さいエッジライト式バックライトが提供される。

本発明の実施形態に係るエッジライト式バックライトの外観斜視図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。 図１のＩＶで示した位置の近傍におけるエッジライト式バックライトの部分分解斜視図である。 反射シートの展開図である。 本発明の実施形態に係るエッジライト式バックライトの変形例を示す外観斜視図である。

以下、本発明の実施形態に係るエッジライト式バックライト１を図面を参照しつつ説明する。なお、以降示す図は、各部材の特徴が看取しやすいようその寸法の比率や形状を誇張して示しており、実際の物の寸法の比率や形状と必ずしも一致しない。

図１は本発明の実施形態に係るエッジライト式バックライト１の外観斜視図である。エッジライト式バックライト１は、浅いトレイ状の形状である金属フレーム２に導光板３をはじめとする各種部材が収容される構造となっている。同図では、導光板３の上面に配置され、発光面を覆う光学フィルム４、反射シート５が見えている。また、図中反射シート５の上面が見えている部分の下側には、発光ダイオードが配置され、導光板３に光を入射する入光端面が設けられている。入光端面側の辺において、反射シート５には図示した開口５０が設けられており、開口５０を貫通して発光ダイオードが実装されるフレキシブルプリント基板６の一部分が伸び出している。フレキシブルプリント基板６の開口５０から延び出した部分はエッジライト式バックライト１を外部の機器と接続するための端子となっている。金属フレーム２の開口５０に対応する個所には切欠き２０が設けられる。

図１において、エッジライト式バックライト１は図中上方向に向かい面状に発光する。以降本明細書では、この光線を射出する側の方向を上方向、その反対側の方向を下方向と呼び、上方向に向く面を上面、下方向に向く面を下面と呼ぶ。

図２は図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。金属フレーム２は周縁部が上方に起ちあがった壁となる浅いトレイ状の容器であり、そのすぐ内側には反射シート５が配置されている。金属フレーム２の材質となる金属は特に限定されないが、アルミニウム又はその合金、ステンレス鋼、マグネシウム合金等が好適である。また、その板厚は金属フレーム２自体がエッジライト式バックライト１の形状を保持できる程度の剛性を有するように選択され、例えば、０．１乃至０．１５ｍｍである。

反射シート５としてはＭＬＯＦ（高反射多層光学フィルム）などの薄型で高反射率を有する材質が選択される。反射シート５は、金属フレーム２の底となる部分を覆う底部５ａと、発光ダイオード７が配置される側の辺（図中左側の端に該当する）において、第１の折り目５ｂに沿って折り曲げられ、上方に向かいほぼ垂直に立ちあがる入光端面側壁部５ｃ、さらに発光ダイオード７の上面を覆うように第２の折り目５ｄに沿って導光板３側に向かって折り曲げられ、水平方向に延びる覆い部５ｅ、さらに、覆い部５ｅに設けられた第４の折り目５ｆに沿って下方に折り曲げられ垂れ下がる垂下部５ｇを有している。また、反射シート５は、発光ダイオード７が配置されない側の辺（図２においては図中右側の端に相当する）において、底部５ａから第３の折り目５ｈに沿って折り曲げられ、上方に向かいほぼ垂直に立ちあがる壁部５ｉを有している。反射シート５の厚みもまたできる限り薄いものが選択され、例えば、その厚みは５０μｍ乃至１００μｍ程度である。

反射シート５の内側には導光板３が収容される。導光板３は屈折率が高く光線の透過率の良い材料、例えば、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）等の透明な合成樹脂により作成される。導光板３の一辺にあたる端面は発光ダイオード７と向き合っており、発光ダイオード７からの光線が入射する側の端面である入光端面３ａとなっている。入光端面３ａからは、導光板３の厚みが減少する方向に傾斜した傾斜面３ｂが上面に設けられており、導光板３の厚みが一定となる出光面３ｃに連続している。導光板３の出光面３ｃ又はその反対側の面には適宜の散乱構造や白色インクによるパターンが印刷されており、導光板３内を伝播する光線を適宜出光面３ｃに向けて反射するようになっている。

出光面３ｃの上側には、少なくとも１枚以上の光学シート４が配置される。光学シート４は、導光板３の出光面３ｃから出向する光に用途に応じた光学的特性を付与するためのものであり、輝度分布を均等化するための拡散フィルムや、プリズムシート等の輝度向上フィルム等を適宜組み合わせて用いてよい。光学シート４の上面高さと、反射シート５の覆い部５ｅの上面高さ、及び、金属フレーム２の壁の高さはおおむね等しくなるように設計されている。

発光ダイオード７は、発光ダイオード素子と電気的接続用の端子を封止樹脂により一体的に封止した、いわゆる発光ダイオードパッケージであり、本実施形態では、その上面においてフレキシブルプリント基板６の下面に実装されている。フレキシブルプリント基板６は、その一部が外部機器との電気的接続のため長く突出した形状であり、反射シート５の開口５０を貫通し、金属フレーム２の切欠き２０を通って金属フレーム２の外側に延びている。

図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。同図に示した断面では、発光ダイオードは現れず、入光端面３ａが反射シート５の入光端面側壁部５ｃに向き合う位置まで伸びている。また、フレキシブルプリント基板６は、その下面において、接着層８により導光板３に貼り付け固定される。接着層８はフレキシブルプリント基板６を固定するものであればどのようなものであってもよいが、本実施形態では、黒色の両面テープである。

図４は、図１のＩＶで示した位置の近傍におけるエッジライト式バックライト１の部分分解斜視図である。同図において、反射シート５は入光端面側壁部５ｃの途中で分割して示されている。

導光板３の入光端面３ａ（図中左手前を向く面）には、入光端面３ａの長手方向に沿って入光端面３ａから突き出た凸部３ｄと、窪んだ凹部３ｅとが交互に形成されている。そして、発光ダイオード７は凹部３ｅに収められ、その光線の出射方向が凹部３ｅにおける入光端面３ａに向き合うように配置される。また、凸部３ｄの上面には接着層８が設けられ、凸部３ｄの上面においてフレキシブルプリント基板６と導光板３とが接着され固定される。この構造は、発光ダイオード７と、フレキシブルプリント基板６の接着しろとを入光端面３ａの長手方向に交互に重なり合うように配置することで、発光ダイオード７の光軸方向の寸法を小さくするものである。また、凹部３ｅにおける入光端面３ａから出光面３ｃまでの間に設けられた傾斜面３ｂの区間において、発光ダイオード７から導光板３に入射した光線が拡散し、出光面３ｃにおいて均一な発光が得られるようになっている。

フレキシブルプリント基板６は凸部３ｄと発光ダイオード７の上面を覆う細長い形状であり、外部機器と接続するための配線パターンを形成した部分が部分的に延び出している。

反射シート５は、その底部５ａ、入光端面側壁部５ｃ、覆い部５ｅ及び垂下部５ｇにより、入光端面３ａ側の辺において、入光端面３ａ、発光ダイオード７、フレキシブルプリント基板６及び傾斜面３ｂを上面側、側面側及び下面側から包むように覆っている。反射シート５は単一のシートを折り曲げて形成されるが、その折り目となる第１の折り目５ｂ、第２の折り目５ｄ及び第４の折り目５ｆには予めハーフカット又はミシン目が施されていることが好ましい。反射シート５の折り目に沿って意図的にその強度を低下させることで、反射シート５の弾性復元力によりその形状が崩れることが防止される。

このような構造により、発光ダイオード７からその背面に漏れ出した光線は、反射シート５の入光端面側壁部５ｃにより反射され導光板３に入光するため、光線の利用効率が高まる。また、入光端面側壁部５ｃにより反射された光の一部は凸部３ｄにおける入光端面３ａに入射するため、出光面３ｃにおける輝度むらが緩和される。また、導光板３に入射し、傾斜面３ｂに向かう光線の大半は全反射を起こし、導光板３内を伝播するが、一部の光線は傾斜面３ｂの上面側から出射する。垂下部５ｇは、傾斜面３ｂに向かって垂れ下がり、その端は導光板３の上面に接するようになされているので、傾斜面３ｂの上面側に出射した光線は垂下部５ｇにより遮られ、直接エッジライト式バックライト１の上方向に出射しない。これにより、エッジライト式バックライト１を斜め方向、例えば図４において右上方より観察した際に、漏れ出た光が視認されることが防止される。なお、この効果は、光線が垂下部５ｇの下面と傾斜面３ｂの上面で反射を繰り返して漏れ出ることがないよう、垂下部５ｇの下面を黒色又は濃色に着色する等して吸光性を付与することにより高められる。本実施形態では、垂下部５ｇの下面、すなわち傾斜面３ｂに向き合う面には黒色塗料による着色が施されている。ここで、吸光性を有するとは、定量的には反射率が０．１以下であるような性質を指すものとする。

なお、先に示した図２は図４における凹部３ｅにおける断面であり、先に示した図３は図４における凸部３ｄにおける断面である。

図１乃至４に示したエッジライト式バックライト１では、前述したとおり、発光ダイオード７の背面に漏れ出た光は反射シート５の入光端面側壁部５ｃにより反射され回収される。このため、図１に示すように、反射シート５の入光端面側の辺において、肉厚の合成樹脂製フレームを設ける必要がなく、光線の反射率の低い金属フレーム２のみにより支持するようにしても光線の利用効率は高いままであるから、発光ダイオード７が配置された辺において狭額縁化が達成される。同様の議論は導光板３の入光端面３ａ以外の端面についてもあてはまる。すなわち、例えば図２の右側の端において示したように、導光板３の端部は反射シート５の壁部５ｉにより覆われる。これにより、導光板３内を伝播し、端部より出射する光は反射シート５の壁部５ｉにより反射され、再度導光板３に入射し利用される。したがって、かかる端部においても肉厚の合成樹脂製フレームは必要でなく、金属フレーム２による支持であっても高い光線の利用効率が達成される。なお、この構造は導光板３の入光端面３ａの反対側の端面だけでなく、その両側の端面においても同様である。すなわち、図１において右手前側の辺、左奥側の辺についても同様の構造となっている。

図５は、反射シート５の展開図である。ここで、開口５０は、例えば図１に示されているように、フレキシブルプリント基板６の位置に合わせて設けられるが、第２の折り目５ｄをその外形の一部分とするか、又は跨ぐように設けることが望ましい。図５に示した例では、開口５０は第２の折り目５ｄを跨ぐ、すなわち、第２の折り目５ｄの一部分を分断するように開口５０が形成されている。なお、第２の折り目５ｄをその外形の一部分とするとは、開口５０の外形の１辺が第２の折り目５ｄの位置に一致することを指している。

開口５０をこのように形成すると、図２に示されるように、フレキシブルプリント基板６の上面及び下面のいずれにも開口５０のエッジが接触することがない。これにより、例えばフレキシブルプリント基板６と反射シート５とが開口５０のエッジにおいてこすれ合い、フレキシブルプリント基板６上に形成した配線の破断やショートが発生することが防止される。

なお、以上の構造において、フレキシブルプリント基板６は導光板３の凸部３ｄの上面に接着する構成としていたが、これに換えて、凸部３ｄの下面に接着する構成としてもよい。この場合には、開口５０は第１の折り目５ｂをその外形の一部分とするか、又は跨ぐように設けられることになる。もちろん、開口５０は第１の折り目５ｂ及び第２の折り目５ｄの両方をその外形の一部分とし、或いは跨ぐようにしてもよい。

ここまでの説明では、エッジライト式バックライト１は金属フレーム２により支持され、従来用いられてきた合成樹脂製フレームを使用しないものとしてきた。しかしながら、入光端面５ａ以外の端面においては、狭額縁化という点では若干劣るものの、合成樹脂製フレームを設けてもよい。

図６は本実施形態に係るエッジライト式バックライト１の変形例を示す外観斜視図であり、入光端面５ａ以外の３つの端面において、金属フレーム２の外側に合成樹脂製フレーム９を設けたものを示している。

合成樹脂製フレーム９は、例えば、金属フレーム２のみではエッジライト式バックライト１の剛性が不足する場合や、エッジライト式バックライト１を他の機器に取り付ける際の取り付けしろや構造を得るために設けられることが考えられる。合成樹脂製フレーム９は金属フレーム２に例えば接着により固定されてもよいし、或いは金属フレーム２といわるインサートモールドの手法により一体に成形されていてもよい。さらに、金属フレーム２を省略し、入光端面５ａ以外の３つの端面を覆う合成樹脂製フレーム９のみによりエッジライト式バックライト１を支持するようにしてもよい。

なお、以上説明した実施形態において示した各部材の具体的な形状や配置、数等は一例であり、特に断りのない限り本発明をこれらに限定するものではない。当業者は本発明を実施するにあたり、その実施の態様に応じてこれら各部材の形状等を任意に設計及び変更してよい。

１ エッジライト式バックライト、２ 金属フレーム、３ 導光板、３ａ 入光端面、３ｂ 傾斜面、３ｃ 出光面、３ｄ 凸部、３ｅ 凹部、４ 光学フィルム、５ 反射シート、５ａ 底部、５ｂ 第１の折り目、５ｃ 入光端面側壁部、５ｄ 第２の折り目、５ｅ 覆い部、５ｆ 第４の折り目、５ｇ 垂下部、５ｈ 第３の折り目、５ｉ 壁部、６ フレキシブルプリント基板、７ 発光ダイオード、８ 接着層、９ 合成樹脂製フレーム、２０ 切欠き、５０ 開口。

Claims (9)

1. 略矩形であり、その少なくとも一辺に凸部と凹部とを有する入光端面を備えた導光板と、
   前記導光板の前記凹部に向き合うように配置される発光ダイオードと、
   前記発光ダイオードが実装され、前記凸部の上面又は下面に貼り付けられるフレキシブルプリント基板と、
   前記導光板の下面を覆い、前記発光ダイオードの背面を覆うように第１の折り目に沿って折り曲げられ、さらに前記発光ダイオードの上面を覆うように第２の折り目に沿って折り曲げられる反射シートと、
   を有するエッジライト式バックライト。
2. 前記第１の折り目及び／又は前記第２の折り目にはハーフカット又はミシン目が施されている請求項１に記載のエッジライト式バックライト。
3. 前記反射シートは、前記導光板の前記入光端面以外の端面を覆うように第３の折り目に沿って折り曲げられる請求項１又は２に記載のエッジライト式バックライト。
4. 前記導光板は、その厚みが減少するように前記入光端面に連続する傾斜面を上面に有し、
   前記反射シートは、前記傾斜面を覆う請求項１乃至３のいずれかに記載のエッジライト式バックライト。
5. 前記反射シートは、前記凸部及び前記発光ダイオードを覆う部分と、前記傾斜面を覆う部分との間にハーフカット線又はミシン目が施された第４の折り目が設けられ、前記第４の折り目に沿って折り曲げられる請求項４に記載のエッジライト式バックライト。
6. 前記反射シートは、前記傾斜面を覆う部分の前記傾斜面に向き合う面に吸光性が付与される請求項４又は５に記載のエッジライト式バックライト。
7. 前記反射シートは、前記発光ダイオードの背面を覆う部分において、前記フレキシブルプリント基板が貫通する開口を有し、
   前記開口は、前記第１の折り目又は前記第２の折り目をその外形の一部分とするか、或いは前記第１の折り目又は前記第２の折り目を跨ぐように設けられる
   請求項１乃至６のいずれかに記載のエッジライト式バックライト。
8. 前記反射シートは、金属製フレームに収容される請求項１乃至７のいずれかに記載のエッジライト式バックライト。
9. 前記入光端面以外の端面の外側に合成樹脂製のフレームが設けられる請求項１乃至８のいずれかに記載のエッジライト式バックライト。
   
   

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